Строительная механика | это... Что такое Строительная механика? (original) (raw)

Строительная механика — это совокупность наук о прочности, жёсткости и устойчивости строительных конструкций.

Основной задачей строительной механики является разработка методов расчета и получения данных для надежного и экономичного проектирования зданий и сооружений. Для обеспечения необходимой надежности сооружения основные элементы конструкций должны иметь достаточно большие сечения. Экономика же требует, чтобы расход материалов, идущих на изготовление конструкций, был возможно меньшим. Чтобы увязать требования надежности с экономичностью, необходимо возможно точнее произвести расчет и строго соблюдать в процессе проектирования, возведения и эксплуатации сооружения те требования, которые вытекают из этого расчета.

Долгое время человечество не имело в своем распоряжении методов расчета сооружений. Несмотря на это, удавалось возводить грандиозные и совершенные в конструктивном отношении памятники архитектуры. Это зависело от таланта зодчих, которые интуитивно чувствовали работу сооружений и умели находить нужные размеры злементов. Большое значение имело также накопление опыта строительства, подчас ценой обрушений неудачных сооружений.

В начальный период своего развития строительная механика сливалась с общей механикой. Успехи механики, начиная с работ Г. Галилея, создали основу для разработки расчетов на прочность. Самостоятельно как наука строительная механика стала развиваться в первой половине XIX-го века в связи начавшимся усиленным строительством мостов, железных дорог, плотин, судов, промышленных зданий и высоких дымовых труб. Отсутствие методов расчета таких сооружений не позволяло осуществлять достаточно легкие и надёжные конструкции.

Значительный вклад в науку о прочности и строительныу механику внесли Галилео Галилей, Роберт Гук, Леонард Эйлер, Дмитрий Иванович Журавский, Виктор Львович Кирпичёв, Степан Прокофьевич Тимошенко и другие.

Классическими разделами строительной механики являются:

• Сопротивление материалов
• Теория упругости
• Теория пластичности
• Теория сооружений (включающая статику, динамику и устойчивость сооружений)[1]

Сопротивление материалов преимущественно занимается теорией простого бруса и является дисциплиной одинаково важной как для строительных конструкций, так и для машиностроения. Статика и динамика сооружений или теория сооружений (строительная механика в узком смысле слова) занимается по преимуществу теорией расчета системы брусьев или стержней, образующих сооружение. Обе эти дисциплины стремятся решать свои задачи, главным образом, сравнительно простыми математическими методами. В свою очередь теория упругости выдвигает на первый план строгость и точность своих выводов и поэтому прибегает к более сложному математическому аппарату. Граница между этими тремя дисциплинами не может быть чётко очерчена. Теория пластичности занимается изучением пластичных и упруго-пластичных тел.

В настоящее время для решения практических задач строительной механики активно используются различные численные методы с применением вычислительной техники, в частности наибольшее распространение получил метод конечных элементов.

В строительной механике различают:

• одномерные задачи — рассматривается зависимость функций от одной пространственной координаты;
• плоские задачи — решение рассматривается в двух измерениях;
• пространственные задачи — решение рассматривается в трёх измерениях.

Обычно на практике пространственные конструкции стремятся расчленить на плоские элементы, которые рассчитать намного легче, однако это не всегда возможно.

Строительная механика разделяется также на линейную и нелинейную. Различают геометрическую и физическую нелинейности. Геометрическая нелинейность уравнений строительной механики возникает при больших перемещениях и деформациях элементов, что сравнительно редко встречается в строительных конструкциях, за исключением вантовых. Физическая нелинейность появляется при отсутствии пропорциональности между усилиями и деформациями, т.е. при применении неупругих материалов. Физической нелинейностью обладают в той или иной степени все материалы и конструкции. Однако с определенной точностью при небольших усилиях нелинейные физические зависимости заменяют линейными.

Так же принято различать статические и динамические задачи — последние учитывают инерционные свойства конструкции и фактор времени.

Строительная механика разделяется также на разделы, относящиеся к расчету конструкций определенного вида, а именно: стержневых конструкций, в том числе ферм, рам, балочных систем и арок, пластин и пластинчатых систем, оболочек, гибких нитей и вантовых систем, упругих и неупругих оснований, мембран и т. д.

Примечания

1. ↑ Статику, динамику и устойчивость сооружений называют также строительной механикой в узком смысле слова.